Y2O3 And CaO Zirconia as Reinforcement for Hydroxyapatite Biocomposite
Biokomposit hidroksiapatit diperkuat zirkonia (ZrO2/HAp) telah difabrik untuk menambahbaik kekuatan dan keliatan patah bioseramik HAp tunggal. Y2O3- ZrO2 dan CaO-ZrO2 komersial dipilih sebagai bahan penguat untuk matrik HAp. Sampel ZrO2/HAp telah dihasilkan dengan cara konvensional pemprosesan se...
Saved in:
Main Author: | |
---|---|
Format: | Thesis |
Language: | English |
Published: |
2016
|
Subjects: | |
Online Access: | http://eprints.usm.my/40757/1/Y2O3_And_CaO_Zirconia_as_Reinforcement_for_Hydroxyapatite_Biocomposite.pdf |
Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
Summary: | Biokomposit hidroksiapatit diperkuat zirkonia (ZrO2/HAp) telah difabrik
untuk menambahbaik kekuatan dan keliatan patah bioseramik HAp tunggal. Y2O3-
ZrO2 dan CaO-ZrO2 komersial dipilih sebagai bahan penguat untuk matrik HAp.
Sampel ZrO2/HAp telah dihasilkan dengan cara konvensional pemprosesan seramik,
iaitu melibatkan pencampuran serbuk, pemadatar dan persinteran. Pemprosesan
sampel dimulakan dengan pencampuran atau pengisaran-pencampuran untuk
membandingkan kehasilan kedua-dua sistem ini. Hasil sifat fizikal dan mekanikal
adalah lebih baik dengan penggunaan cara pengisaran-pencampuran. HAp yang
diperkuatkan sebanyak 5 bt% Y2O3-ZrO2 komersial yang seterusnya ditambah dengan
berlainan amaun CaF2 amaun (1, 3, 5, 7 and 9 bt%) sebagai pembantu sinter dalam
biokomposit ZrO2/HAp. Sampel dipadat dengan mampatan ekapaksi sebanyak 90
MPa. Sampel kemudian disinter pade suhu 1050°C sehingga 1250°C dalam udara
selama 5 jam. Semakin tinggi amaun CaF2 digunakan, semakin besar kemungkinan
fasa HAp dikekalkan. Kekuatan lentur dan keliatan patah optima dicapai ialah 61.10
MPa dan 1.15 MPa.m1/2 selepas penambahan 3 bt% CaF2 (komposit 5YZH-3CF).
Dengan ini, 3 dan 5 bt% CaF2 dipilih sebagai amaun optima. Dalam bahagian kedua,
penambahan 5 dan 10 bt% CaO-ZrO2 dalam HAp dibanding dengan Y2O3-ZrO2 dari
segi kesan kekuatan dan keliatan. Amaun CaF2 yang terpilih sebelum ini juga ditambah
ke biokomposit CaO-ZrO2/HAp. Sifat mekanikal biokomposit CaO-ZrO2/HAp adalah
lebih baik daripada optima HAp tunggal, iaitu kekuatan lentur dan ketahanan lentur
ialah 54.77 MPa dan 1.33 MPa.m1/2 dengan ketumpatan 3.14 gcm-3. Bahagian terakhir
adalah pengujian bioaktiviti biokomposit HAp diperkuat Y2O3 dan CaO-ZrO2.
Pembentukan lapisan apatit dijumpai di atas permukaan sampel terpilih menandakan
bioserasi dan potensi keupayaan pembentukan tulang.
________________________________________________________________________________________________________________________
Zirconia reinforced hydroxyapatite (ZrO2/HAp) biocomposites were fabricated
to improve the strength and fracture toughness of monolithic HAp. Commercial Y2O3-
ZrO2 and CaO-ZrO2 were selected as the reinforcement for the HAp matrix. The
ZrO2/HAp samples were produced by conventional ceramic processing route. The
samples were initially produced by pure mixing as well as milling-mixing system.
Better physical and mechanical properties were observed from milling-mixing. 5 wt%
of commercial Y2O3-ZrO2 was used to reinforce HAp and various amount of CaF2 (1,
3, 5, 7 and 9 wt%) were added to the ZrO2/HAp biocomposite as sintering aid. Samples
were compacted with a uniaxial pressure of 90 MPa. The samples were then sintered
from 1050°C to 1250°C for 5 hours. The optimum flexural strength of 61.10 MPa and
fracture toughness of 1.15 MPa.m1/2 was achieved by 3 wt% of CaF2 addition. From
this study, 3 and 5 wt% of CaF2 were selected as optimum addition. Subsequently, 5
and 10 wt% of CaO-ZrO2 were incorporated to HAp to improve the strength and
toughness of the HAp as compared with Y2O3-ZrO2 addition. The selected amounts of
CaF2 were also added to CaO-ZrO2/HAp biocomposites. The mechanical properties of
CaO-ZrO2/HAp biocomposite were found to be better than the optimum properties of
monolithic HAp. The biocomposite achieved better flexural strength of 54.77 MPa
with higher density 3.14 gcm-3 and fracture toughness of 1.33 MPa.m1/2. The
bioactivity test on both Y2O3 and CaO-ZrO2 reinforced HAp biocomposites revealed
the formation of apatite layer on the surfaces, indicating the biocompatibility and
potential bone forming ability.
|
---|